(57)【要約】【課題】  グラニュラー磁性層を構成する強磁性結晶粒子と非磁性粒界の分離を促進し、優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体およびその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板、非磁性下地層、磁性層を備えており、非磁性下地層の直上に磁性層を配置する。磁性層は、六方最密充填構造を有する強磁性結晶粒子と、該強磁性結晶粒子を取り巻く酸化物または窒化物を主成分とする非磁性粒界とを有して構成し、非磁性下地層の表面エネルギーを７０ｍＮ／ｍ以上とする。  非磁性下地層は、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちのいずれかの金属、又はＲｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも一つの元素を含む合金からなることが好ましく、その膜厚は３０ｎｍ以下であることが好ましい。【選択図】    図１
2006004527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板、非磁性下地層、磁性層を備えた垂直磁気記録媒体において、
前記磁性層は、前記非磁性下地層の直上に配置され、
前記磁性層は、六方最密充填構造を有する強磁性結晶粒子と、該強磁性結晶粒子を取り巻く酸化物または窒化物を主成分とする非磁性粒界とを有し、
前記非磁性下地層の表面エネルギーが７０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
【請求項２】
前記非磁性下地層は、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちのいずれかの金属、又はＲｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも一つの元素を含む合金からなることを特徴とする請求項1に記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項３】
前記非磁性下地層の膜厚が３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体。
【請求項４】
非磁性基板、非磁性下地層、磁性層を備えた垂直磁気記録媒体において、
前記非磁性下地層を、ＤＣスパッタ法を用いて表面エネルギーが７０ｍＮ／ｍ以上で成膜する第1の工程と、
前記非磁性下地層の直上に、酸化物または窒化物を添加した強磁性材料をスパッタターゲットとしてＲＦスパッタ法により前記磁性層を成膜する第２の工程とを備えることを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種磁気記録装置に搭載される垂直磁気記録媒体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録の高密度化を実現する技術として、従来の長手磁気記録方式に代えて、垂直磁気記録方式が注目されている。
垂直磁気記録媒体は主に、硬質磁性材料の磁性層と、磁性層を目的の方向に配向させるための下地層、磁性層の表面を保護する保護層、そして記録層への記録に用いられる磁気ヘッドが発生する磁束を集中させる役割を担う軟磁性材料の裏打ち層から構成される。軟磁性裏打ち層は、ある方が媒体の性能は高くなるが、無くても記録は可能なため、除いた構成となる場合もある。このような、軟磁性裏打ち層がないものを単層垂直磁気記録媒体（略して単層垂直媒体）、軟磁性裏打ち層があるものを二層垂直磁気記録媒体（略して二層垂直媒体）と呼ぶ。
垂直磁気記録媒体においても、長手磁気記録媒体と同様、高記録密度化の為には、高熱安定性と低ノイズの両立が必須である。現在、垂直磁気記録媒体の磁性層には、長手磁気記録媒体の磁性層に用いられるＣｏＣｒ系の合金結晶材料を用いて広く研究・開発が行われているが、垂直磁気記録媒体においても、熱安定性を高めるためには結晶磁気異方性定数Ｋｕを増加させること、低ノイズ化のためには、磁性層結晶粒径の微細化と共に磁気的な粒間相互作用を小さくすることが重要である。このために、磁性層の組成を工夫することや、磁性層の直下に用いる下地層の工夫が行われている。
【０００３】
なかでも、一般にグラニュラー型の磁性層と呼ばれる、強磁性結晶粒子の周囲を酸化物あるいは窒化物からなる非磁性非金属物質で囲んだ構造をもつ磁性層は、高密度化に適した磁性層として注目され、盛んに研究が行われている。非磁性非金属の粒界が強磁性結晶粒子を物理的に分離するため、強磁性結晶粒子間の磁気的な相互作用が低減し、記録ビットの遷移領域に生じるジグザグ磁壁の形成を抑制するので、低ノイズ特性が得られると考えられている。
グラニュラー型の磁性層を用いて優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体を実現するために、非磁性下地層の結晶粒径を制御する提案（例えば、特許文献１参照。）や、強磁性結晶粒子と非磁性下地層結晶の格子定数を制御する提案（例えば、特許文献２参照。）や、非磁性下地層の膜厚を制御する提案（例えば、特許文献３参照。）などが行われている。これらの提案は、いずれもグラニュラー型の磁性層を構成する強磁性結晶粒子に着目したものであり、強磁性結晶粒子を非磁性下地層の上に良好にエピタキシャル成長させることを意図したものである。
【０００４】
一方で、グラニュラー型の磁性層において優れた記録再生特性を実現するためには、強磁性結晶粒子と非磁性粒界を良好に分離する必要がある。かつ、ノイズを低減するためには、微細な粒子や粗大化した粒子を抑制する必要がある。従来は、非磁性粒界を構成する材料が強磁性結晶粒子へ固溶しにくいことを利用した、主として自発的な分離を期待したものであり、強磁性結晶粒子と非磁性粒界を構成する材料の分離を積極的に促進する方法については充分研究が行われたとは言いがたい。
また、二層垂直媒体においては、磁性層と軟磁性裏打層の距離が近い方が記録再生特性が良好になることから、非磁性下地層の膜厚はなるべく薄いほうが望ましい。しかしながら、従来は、非磁性下地層の膜厚を厚くする程、特性が良好になる傾向があり、非磁性下地層の薄膜化が課題となっている。
【特許文献１】特開２００３−１６２８１１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０３３３０号公報
【特許文献３】特開２００３−７７１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、グラニュラー型の磁性層を構成する強磁性結晶粒子と非磁性粒界の分離を促進し、優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体およびその製造方法を提供することにある。さらには、非磁性下地層の膜厚を低減し、優れた記録再生特性を有する垂直磁気記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、鋭意検討した結果、グラニュラー型の磁性層を用いた垂直磁気記録媒体においては、非磁性下地層の表面エネルギーを高めることにより、磁気記録媒体の特性が向上することを見い出し、本発明を完成するに至った。
本発明の垂直磁気記録媒体は、非磁性基板、非磁性下地層、磁性層を備えており、非磁性下地層の直上に磁性層を配置する。磁性層は、六方最密充填構造を有する強磁性結晶粒子と、該強磁性結晶粒子を取り巻く酸化物または窒化物を主成分とする非磁性粒界とを有して構成し、非磁性下地層の表面エネルギーを７０ｍＮ／ｍ以上とする。
非磁性下地層は、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちのいずれかの金属、又はＲｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも一つの元素を含む合金からなることが好ましい。
また、非磁性下地層の膜厚は３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０００７】
また、本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法は、非磁性下地層を、ＤＣスパッタ法を用いて表面エネルギーが７０ｍＮ／ｍ以上で成膜する第1の工程と、
非磁性下地層の直上に、酸化物または窒化物を添加した強磁性材料をスパッタターゲットとしてＲＦスパッタ法により前記磁性層を成膜する第２の工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
垂直磁気記録媒体を上記のように構成した結果、グラニュラー型の磁性層を構成する強磁性結晶粒子と非磁性粒界の分離が促進され、かつ、微細な強磁性結晶粒子や粗大化した強磁性結晶粒子が抑制されて、高い保磁力（Ｈｃ）、低ノイズを有する優れた記録再生特性を実現できる。同時に、非磁性下地層の薄膜化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明の垂直磁気記録媒体の構成例を説明するための図で、断面模式図で示している。非磁性基板１の上に、軟磁性裏打ち層２と、配向制御層３と、非磁性下地層４と、グラニュラー型の磁性層５および保護層６が順次積層されて構成されている。保護層６の上には潤滑層７が形成されている。
非磁性基板１としては、通常の磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。また、ポリカーボネート、ポリオレフィンやその他のプラスチック樹脂を射出成形することで作製した基板を用いることもできる。
軟磁性裏打ち層２は、磁気記録に用いる磁気ヘッドからの磁束を制御して記録再生特性を向上するために形成することが好ましい層で、軟磁性裏打ち層を省略することも可能である。軟磁性裏打ち層としては、結晶性のＮｉＦｅ合金、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金、ＣｏＦｅ合金等、微結晶性のＦｅＴａＣ，ＣｏＴａＺｒ，ＣｏＦｅＮｉ，ＣｏＮｉＰ等を用いることができるが、非晶質のＣｏ合金、例えばＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａなどを用いることでより良好な記録再生特性を得ることができる。なお、軟磁性裏打ち層２の膜厚の最適値は、磁気記録に用いる磁気ヘッドの構造や特性によって変化するが、他の層と連続成膜で形成する場合などは、生産性との兼ね合いから１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが望ましい。他の層の成膜前に、めっき法などによって、あらかじめ非磁性基体に成膜する場合、数μｍと厚くすることも可能である。
【００１０】
配向制御層３は、非磁性下地層４の配向性を向上するために、非磁性下地層の直下に形成することが好ましい層で、配向制御層は省略することも可能である。配向制御層は非磁性材料、軟磁性材料を用いることができる。
非磁性材料を用いる場合は、結晶格子整合性確保と結晶粒径制御等を図るために、３〜２０ｎｍの膜厚のＴａ、Ｚｒ、Ｎｂ等を用いることが好ましい。
配向制御層３の下層に軟磁性層裏打ち層２を形成する場合は、軟磁性層裏打ち層の一部としての働きを担うことが可能な軟磁性材料を用いることもできる。軟磁性特性を示す配向制御層３の材料としては、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＮｂ，ＮｉＦｅＢ，ＮｉＦｅＣｒなどのＮｉ基合金や、Ｃｏ或いは、ＣｏＢ，ＣｏＳｉ，ＣｏＮｉ，ＣｏＦｅ等のＣｏ基合金が挙げられる。また、結晶格子整合性確保と結晶粒径制御等を機能分離する意味で、上記の材料を積層して複数の層とすることも可能である。
【００１１】
非磁性下地層４は、直上に形成するグラニュラー型の磁性層５を構成する強磁性結晶粒子と非磁性粒界を良好に分離し、同時に、微細な強磁性結晶粒子や粗大化した強磁性結晶粒子を抑制するために設ける層である。
前述したように、グラニュラー型の磁性層をもちいた垂直磁気記録媒体の特性向上のためには、非磁性下地層の制御が重要である。特に、非磁性下地層の最表面（磁性層との界面）の状態により垂直磁気記録媒体の特性が大きく左右される。グラニュラー型の磁性層５を構成する強磁性結晶粒子と非磁性粒界を良好に分離するためには、非磁性下地層の表面エネルギーは７０ｍＮ／ｍ以上とすることが必要である。信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させる為には、表面エネルギーを７８ｍＮ／ｍ以上とすることがさらに好ましい。また、微細な強磁性結晶粒子や粗大化した強磁性結晶粒子を抑制し、均一な強磁性結晶粒子を得るためには、表面エネルギーは磁気記録媒体の面内で等方性を有すること、即ち、異方性を持たないことが好ましい。また、下地層表面の凹凸がない、略均一な膜厚にて形成することが好ましい。
【００１２】
非磁性下地層を構成する材料は、六方最密充填（ｈｃｐ）の結晶構造を有する金属又は合金であることが好ましく、その中でも、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓのいずれかの金属、又はＲｅ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも一種を含む合金を用いることが、グラニュラー型の磁性層の配向を制御するためには好ましい。
非磁性下地層の表面エネルギーを制御することにより、非磁性下地層の膜厚を薄くすることが可能となる。２層垂直磁気記録媒体の場合には、磁性層と軟磁性裏打ち層の距離を低減することが必要とされるが、非磁性下地層の膜厚を、３０ｎｍ以下とすることができる。非磁性下地層の膜厚を薄くすることは、同時に、製造コストの観点からも好ましい効果を生じる。非磁性下地層自体の良好な膜成長を得るためには膜厚は５ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００１３】
非磁性下地層の表面エネルギーは、非磁性下地層の成膜条件あるいは、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ合金への添加物の種類や添加量により制御を行う。成膜条件により制御を行う場合は、例えばスパッタ法を用いる場合は、スパッタを行う際の放電電力（以下、成膜パワーと呼ぶ。）あるいは非磁性基板とスパッタターゲット間の距離（以下、Ｔ−Ｓ距離と略す。）等を変えて行う。詳細については後述する。Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ合金への添加物により制御を行う場合は、酸素、Ａｌ、Ｗ、Ｎｂ等を添加して行う。
グラニュラー型の磁性層５は、磁気記録を担う層で、強磁性を有する結晶粒子とそれを取り巻く非磁性粒界から構成し、かつその非磁性粒界が、酸化物又は窒化物を主成分とする。このような構造は、例えば非磁性粒界を構成する酸化物または窒化物を含有する強磁性金属をターゲットとして、スパッタリングにより成膜することや、強磁性金属をターゲットとして酸素または窒素を含有するＡｒガス中で反応性スパッタリングにより成膜することで作製することができる。強磁性結晶粒子を構成する材料は特に制限されないが、ＣｏＰｔ系合金が好適である。特にＣｏＰｔ合金にＣｒ、Ｎｉ、Ｔａのうちの少なくとも１つの元素を添加することが、媒体ノイズの低減のためには好ましい。一方、非磁性粒界を構成する材料としては、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒのうちの少なくとも１つの元素の酸化物あるいは窒化物を用いることが、安定なグラニュラー構造を形成するためには好ましい。非磁性粒界は、酸化物または窒化物からなることが好ましいが、非磁性の特性を示す範囲であれば、強磁性結晶粒子を構成する元素の一部が含まれることを妨げるものではない。磁性層の膜厚は特に制限されるものではなく、記録再生時に十分なヘッド再生出力と記録再生分解能を得るための膜厚とされる。
【００１４】
グラニュラー型の磁性層は、単層に限らず、多層構成とすることも可能である。例えば、強磁性結晶粒子の材料を変えて多層構成としたり、酸化物あるいは窒化物の添加比率を変更することにより、強磁性結晶粒子と非磁性結晶粒界の比率を変更して多層構成とする等により、信号対雑音比と他の諸特性とのバランスを適宜調整することも可能である。
保護層６は、例えばカーボンを主体とする薄膜が用いられる。また潤滑層７は、例えばパーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤を用いることができる。保護層の膜厚等の条件や、潤滑層の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
以上説明した層構成からなる、磁気記録媒体の製造にあたっては、従来の磁気記録媒体の製造工程で採用されていた基板加熱工程を省略して製造した場合も、優れた垂直磁気記録特性を有するため、製造工程の簡略化に伴う製造コストの低減も図る事ができる。また、基板加熱が不要なため、ポリカーボネートやポリオレフィン等の樹脂を材料とした非磁性基体を用いることも可能である。
【００１５】
また、非磁性基板１と軟磁性裏打ち層２の間に反強磁性膜を設けることも可能である。
以下に本発明の垂直磁気記録媒体の実施例について説明する。なお、これらの実施例は、本発明の垂直磁気記録媒体を好適に説明するための代表例に過ぎず、これらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
本実施例では、図1の構成を用いて、垂直磁気記録媒体を作製した。非磁性下地層４を形成する際の成膜パワーを変えて表面エネルギーを制御している。なお、比較のために、成膜パワーの範囲は広く変えている。  非磁性基板１として、表面が平滑な直径２．５インチの化学強化ガラス基板（ＨＯＹＡ社製Ｎ５ガラス基板）を用い、これを洗浄後、スパッタ装置内に導入した。ＤＣスパッタ法にて、ＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性裏打ち層２を膜厚２５０ｎｍ、続いてＴａからなる配向制御層３を膜厚５ｎｍにて成膜した。引き続き、ＤＣスパッタ法にて、Ｔ−Ｓ距離を４０ｍｍとしてＲｕからなる非磁性下地層４を膜厚２０ｎｍにて成膜した。ここで、非磁性下地層の成膜パワーを種々変化させた条件で成膜している。続いて、ＳｉＯ２を１３モル％添加したＣｏ７７Ｃｒ１０Ｐｔ１３ターゲット（下付数字は原子％を表す。）を用いて、ＲＦスパッタ法によりグラニュラー型の磁性層５を膜厚１５ｎｍにて形成した。引続き、ＤＣスパッタ法を用いて、カーボンからなる保護層６を膜厚５ｎｍにて積層した後、真空中から取り出した。その後、パーフルオロポリエーテルを膜厚１．５ｎｍにて塗布して潤滑層７を形成した。なお、成膜に先立つ基板加熱は行っていない。
【００１７】
非磁性下地層の表面エネルギーは、液適法により接触角を測定し、接触角よりＦｏｗｋｅｓの式を用いて求めた。接触角測定には、純水、αブロモナフタレン、ジヨードメタンの３種類の液を使用し、それぞれの液の直径略１ｍｍにて測定した。
接触角を測定するサンプルは、非磁性下地層まで成膜した後に大気中に取り出したものを用い、大気中に取出して２時間後に測定を行った。
このようにして作製した垂直磁気記録媒体の磁気特性、記録再生特性を測定した。磁気特性は、得られた垂直磁気記録媒体の磁化曲線を振動試料型磁力計で測定してＨｃ等を求めた。記録再生特性は、ＧＭＲヘッドを備えたスピンスタンドテスターを用い、線記録密度４４０ｋＦＣＩ（Ｋｉｌｏ  Ｆｌｕｘ  Ｃｈａｎｇｅ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）にてＳＮＲ等を測定した。
【００１８】
表１に非磁性下地層成膜時の成膜パワー、非磁性下地層の膜厚、Ｔ−Ｓ距離、非磁性下地層の表面エネルギー（γ）、垂直磁気記録媒体のＨｃおよびＳＮＲを示す。成膜パワーにより表面エネルギーは変化し、成膜パワーを低くすることにより、表面エネルギーは増加する。表面エネルギーが増加することにより、グラニュラー型の磁性層を構成する強磁性結晶粒子と非磁性粒界の分離が促進される結果、Ｈｃの増加、ＳＮＲの向上がもたらされる。成膜パワーを６６０Ｗ以下とすることにより、表面エネルギーは７０ｍＮ／ｍ以上となり、Ｈｃを３．５ｋＯｅ以上の高い値とすることができる。
【００１９】
【表１】
2006004527.tif 000003
【実施例２】
【００２０】
本実施例では、非磁性下地層４の膜厚を変えた場合について示す。成膜パワーを２２０Ｗまたは４４０Ｗにそれぞれ固定し、非磁性下地層の膜厚を変えた以外は実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。  表２、３に実施例１と同様の測定を行った結果を示す。表２は成膜パワー４４０Ｗにおける結果、表３は成膜パワー２２０Ｗにおける結果である。非磁性下地層の膜厚の増加に伴い、表面エネルギーは増加し、この結果、Ｈｃ、ＳＮＲも向上する。
【００２１】
【表２】
2006004527.tif 000004
【００２２】
【表３】
2006004527.tif 000005
【実施例３】
【００２３】
本実施例では、非磁性下地層４の成膜時のＴ−Ｓ距離を変化した場合について示す。成膜パワーを４４０Ｗに固定し、非磁性下地層の膜厚を１０ｎｍとし、Ｔ−Ｓ距離を変えた以外は実施例１と同様にして垂直磁気記録媒体を作製した。  表４に実施例１と同様の測定を行った結果を示す。Ｔ−Ｓ距離を増加することにより、表面エネルギーは増加し、この結果、Ｈｃ、ＳＮＲも向上する。非磁性下地層の膜厚を１０ｎｍと薄くした場合でも、Ｔ−Ｓ距離を制御して表面エネルギーを増加することにより、良好な磁気特性と記録再生特性が得られる。
【００２４】
【表４】
2006004527.tif 000006
【００２５】
実施例１ないし３の垂直磁気記録媒体を用いて、表面エネルギーと磁気特性、表面エネルギーと記録再生特性の関係を評価した。図２は表面エネルギーと保磁力（Ｈｃ）の関係を表すもので、図３は表面エネルギーとＳＮＲの関係を表すものである。非磁性下地層の成膜条件にかかわらず、非磁性下地層の表面エネルギーが７０ｍＮ／ｍを越えた場合にＨｃは３．５ｋＯｅ以上の良好な特性を示す。さらに非磁性下地層の表面エネルギーが７８ｍＮ／ｍを越える場合にＳＮＲは１５ｄＢを越える良好な特性が得られることが明らかになった。
非磁性下地層の膜厚を薄くする場合には、一般的には磁気特性、記録再生特性が劣化する傾向がある。しかしながら、スパッタの成膜パワーを低くする事、あるいはＴ―Ｓ距離を長くする等により表面エネルギーを増加して７０ｍＮ／ｍ以上とすることにより、薄い非磁性下地層においても高いＨｃ、高いＳＮＲを得ることが可能となる。成膜パワーやＴ−Ｓ距離だけでなく、非磁性下地層成膜時の成膜ガス圧力、非磁性下地層への添加物等を制御することでも表面エネルギーを制御する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例における垂直磁気記録媒体の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】非磁性下地層の表面エネルギーと垂直磁気記録媒体の保磁力（Ｈｃ）の関係を説明するための図である。
【図３】非磁性下地層の表面エネルギーと垂直磁気記録媒体の信号対雑音比（ＳＮＲ）の関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  非磁性基板
２  軟磁性裏打ち層
３  配向制御層
４  非磁性下地層
５  グラニュラー型の磁性層
６  保護層
７  潤滑層
【図１】
2006004527.tif 000007
【図２】
2006004527.tif 000008
【図３】
2006004527.tif 000009